杨房沟水电站电梯井混凝土施工技术

夏志强

(中国水利水电第七工程局有限公司，成都,610081)

1 工程概况

1.1 工程简介

杨房沟水电站位于四川省凉山彝族自治州木里县境内，是雅砻江中游河段一库七级开发的第六级，工程规模为Ⅰ等大(1)型工程，坝址控制流域面积80880km2，多年平均流量896m3/s。水库正常蓄水位2094m，死水位2088m，总库容为5.1248亿m3，调节库容为0.5385亿m3，其挡水建筑为混凝土双曲拱坝，最大坝高155m，坝顶高程2102m，坝体共计分为17个坝段，其中分别在6#、8#坝段设置有1#、2#电梯井。杨房沟水电站拱坝电梯井混凝土施工内容主要包括电梯井、楼梯间、电缆井、通风井、电梯机房及风机房等，传统方法电梯井混凝土施工时采用散装组合模板或多卡模板拼装[1]，施工速度较慢，安全性较差，本工程在电梯井及楼梯井区域采用整体提升模板随大坝仓面一并上升，对楼梯井内板、梁采用预制构件，现场吊装入仓的方式，极大地简化了仓面备仓难度，节约了工期。

1.2 电梯井结构形式

1#电梯井设置在6#坝段下游侧，高程为2005.00m～2116.00m。1#电梯井旁设有楼梯井、电缆井及通风井，电梯井底部设有电梯井缓冲坑，顶部设有电梯机房和风机房。其中，电梯井的高程为2005.00m～2108.50m；楼梯井的高程为1955.00m～2116.00m；通风井分为前室通风井和楼梯间通风井，前室通风井的高程为2005.0m～2015.40m，楼梯间通风井的高程为2005.0m～2015.40m。

2#电梯井设置在8#坝段下游侧，高程为1953.00m～2013.50m。2#电梯井旁设有楼梯井、电缆井及通风井，电梯井底部设有电梯井缓冲坑，顶部设有电梯机房和风机房。其中，电梯井的高程为1955.00m～2010.20m；楼梯井的高程为1955.00m～2013.50m；通风井分为前室通风井和楼梯间通风井，前室通风井的高程为1955.0m～2011.70m，楼梯间通风井的高程为1955.00m～2013.50m。

2 总体施工规划

杨房沟水电站拱坝电梯井混凝土施工内容主要包括电梯井、楼梯间、电缆井、通风井、电梯机房及风机房等。在混凝土施工时原则上按照大坝混凝土浇筑分层高度进行浇筑(1.5m、2.5m、3m、4.5m升层等)，可根据实际结构、相邻坝段倒缝、间歇期等情况适当调整。电梯井、楼梯间及电缆井采用整体提升模板(整体提升模板委托专业模板生产厂商设计)；通风井采用预埋钢管做模板。前室、电梯机房、风机房及门洞顶板均采用钢管满堂脚手架支撑、覆膜面板焊接拉杆受力方式。前室边墙及门洞边墙采用覆膜面板。

电梯井除楼梯梁、板采用预制，仓面汽车吊安装的施工工艺外，其余大面混凝土均随大坝混凝土一起浇筑，预制楼梯板及楼梯梁待大坝混凝土浇筑高度约9m～12m后安装一次，如此循环直至全部安装完成。由于施工安排或结构变化的部位，可灵活调整安装时间，但每次安装件的混凝土龄期均不得小于28d(楼梯井预制楼梯梁及楼梯板全部施工完成后，才能进行楼梯间满堂支撑架底部工字钢梁的施工)。

1#电梯井2102.50m、2#电梯井2004.50m高程前室、电梯机房、风机房及楼梯间顶板混凝土施工时，采用满堂支撑架作为模板支撑系统。风机房楼梯间满堂支撑架直接搭设在预制楼梯板上；电梯井满堂支撑架底部需预埋工字钢搭设。

2005m～2102.50m、2004.50m以下高程前室顶板混凝土施工时，采用满堂支撑架作为模板支撑系统，边墙侧模采用覆膜板外加方木做围檩，普通拉杆受力方式。

电缆井检修平台采用预留二期混凝土施工，采用预埋C28π型锚筋、悬挑I16工字钢梁对电缆井检修平台模板进行吊拉固定。

3 施工工艺及方法

3.1 施工程序

施工准备→测量放样→仓面处理→钢筋安装→模板安装→埋件施工→仓号验收→混凝土浇筑、振捣→混凝土收仓保护→拆模养护→进入下一循环。

3.2 仓面处理

在混凝土抗压强度达到2.5MPa时，一般为3～5d后，现场根据气温和环境确定，应采用25MPa～50MPa的高压水冲毛机进行缝面冲毛处理，实际操作时，均应进行试冲毛以确定合理的冲毛时机。冲毛枪宜距混凝土面10cm～15cm，角度70°～75°，移动轨迹按射流与混凝土表面接触轨迹(宽带状)自左向右进行扫描，且应少量重叠。冲毛应达到的标准为“无乳皮、露粗砂、微露小石”，直到混凝土表面积水由浑变清，冲毛后缝面必须洁净，无积水、杂物和油污。

3.3 钢筋安装

1#、2#电梯井钢筋均采用C28钢筋，钢筋层距及排距均为20cm，钢筋保护层厚度8cm，钢筋锚固长度不小于44d(水平筋锚固长度1.8m、竖向筋锚固长度1.3m)。钢筋接头原则上采用机械连接，机械连接应采用I级接头；不能采用机械连接的部位，钢筋采用双面焊接,双面焊接时其焊接长度不小于5d；局部难以采用双面焊接或机械连接的部位可采用单面焊接,焊接长度不小于10d。相邻钢筋接头应错开布置,避免穿过施工缝。锚固段钢筋遇临空面预留保护层厚度后弯折,钢筋沿电梯井、楼梯井、通风井等孔口双层双向布置，顺水流方向钢筋伸入坝体结构线内。

钢筋现场安装按照如下方式进行：装车→运输→吊运入仓(同步架立筋施工)→安装→架立筋检查加固,保护层检查调整等→接头连接→验收。

3.4 模板施工

3.4.1 整体提升模板安装

电梯井、楼梯间及电缆井均采用整体提升模板，模板安装采用人工配合缆机或25t汽车吊进行。吊运设备将模板准确就位，然后将定位锚栓螺母拧紧，摘掉吊钩，调节桁架连杆使模板达到施工精度要求。安装时内倾预留变形调整量控制在3mm～6mm内，尽量使模板面板贴紧先浇混凝土表面，并在模板下口增设止浆木条、海绵条、橡胶带等防止漏浆，保证混凝土的外观质量。整体提升模板安装顺序如图1所示。

图1 整体提升模板安装顺序

3.4.2 2102.50m～2005.00m、2004.50m～1955.00m高程前室边墙模板安装

前室边墙混凝土浇筑模板采用覆膜面板。模板固定采用5cm×10cm方木做竖向围檩，间距为25cm，采用2根φ48.3×3.6mm钢管做水平围檩，间距为75cm。前室边墙和楼梯间、风机管道及电梯井之间边墙模板，采用U形卡、卡销和螺栓进行连接固定。模板侧面固定采用φ14螺杆与3型扣件相结合穿过横向围檩，通过φ14钢筋(拉杆)连接至预埋地锚上，地锚采用C28钢筋，L=60cm，外露20cm，拉杆与地锚的间距均为75cm。模板内侧每2.5m设置一道斜撑(C28钢筋)，斜撑底部与地锚焊接。前室边墙和风机房边墙模板之间采用U形卡、卡销和螺栓进行连接固定。模板固定采用φ14螺杆与3型扣件相结合穿过横向围檩，通过φ14钢筋(拉杆)对拉进行固定。竖向围檩顶部采用φ48.3×3.6mm钢管对撑固定，间距100cm。前室边墙其他部位边墙模板之间采用U形卡、卡销和螺栓进行连接固定。模板侧面固定采用φ14螺杆与3型扣件相结合穿过横向围檩，通过φ14钢筋(拉杆)连接至结构钢筋上，模板内侧每1.5m设置一道内撑钢筋(C28钢筋)，内撑钢筋两端焊接在结构钢筋上，结构钢筋和模板之间设置混凝土垫块，保证拉杆连接到结构钢筋不产生变形。

3.4.3 2102.50m～2005.00m、2004.50m～1955.00m高程前室、电梯井、电缆井及楼梯间顶板模板安装

前室、电梯井、电缆井及楼梯间顶板模板采用覆膜面板，模板固定的纵向围檩和横向围檩均采用[10槽钢，间距均为55cm，纵向围檩中间布置5cm×10cm方木，间距为55cm。围檩底部采用满堂支撑架的支撑方式，其布置方式见图2。电梯井、电缆井在混凝土浇筑至2108.50m高程时，开始预埋施工满堂支撑架底部工字钢，工字钢采用I20a工字钢，埋入混凝土长度不小于0.4m。

3.4.4 2102.50m、2004.50m高程前室顶板模板安装

2102.50m高程前室顶板混凝土浇筑时，模板采用覆膜面板，模板固定纵向围檩采用[10槽钢，间距75cm，中间布置5cm×10cm方木，间距为75cm；横向围檩采用[10槽钢，间距75cm。围檩底部均采用满堂钢管脚手架支撑的方式，其布置方式见图2。

图2 前室顶板布置方式

图3 电缆井检修模板固定平台

3.4.5 电缆井检修平台模板安装

电缆井检修平台采用预留二期混凝土施工，模板采用组合钢模板或覆膜板，模板固定纵向及横向围檩均采用φ48.3×3.6mm钢管，采用悬挑I16a工字钢梁对电缆井检修平台模板进行固定。

3.4.6 电梯井楼梯板、楼梯梁及梁窝模板安装

电梯井楼梯板、楼梯梁及梁窝模板均采用定型模板或覆膜板加工而成。预制模板由专业模板厂设计生产。

3.4.7 其他部位模板

通风井道、风机管道、电缆孔、通风口及2106.5m、1955.5m高程泄压孔等预埋件详见暖通专业图纸；其他预留洞及窗洞采用组合钢模板。

3.5 预埋件及连接件

预制模板现场安装前需在上一仓先浇筑坝体混凝土中预埋锚固件(锚筋和钢板)，在预埋件混凝土浇筑完成后，锚筋、钢板不得高出混凝土面。在预制模板吊装测量定位调整到位后方可进行现场焊接，焊接前预埋板须去污、除锈。待焊缝达到受力要求方可将桁架与支座板焊接。由于支座板与预埋板、支座板与桁架节点板连接为现场焊接，该节点受力较大，焊接时采用CHE507焊条[2]，要求焊缝满焊，高度不小于10mm[3]。

3.6 混凝土施工

3.6.1 混凝土浇筑分层

电梯井混凝土分层原则上按照大坝混凝土浇筑分层高度进行浇筑(1.5m、2.5m、3m、4.5m升层等)，前室、风机房、电梯机房及楼梯间顶板等部位混凝土施工时需搭设满堂支撑架，在施工这些部位混凝土时，混凝土浇筑高度不大于1.5m。

3.6.2 混凝土入仓

电梯井采用高线混凝土系统供料，采用缆机吊9m3立罐直接卸料入仓。在浇筑前室、电梯机房、电缆井、风机房及楼梯间顶板时，采用缆机吊9m3立罐小流量卸料至承重排架顶部，对钢筋密集区采用溜槽加料斗的形式下料。

3.6.3 混凝土平仓、振捣

电梯井混凝土入仓后人工及时摊铺振捣，人工用φ100、φ70插入式振捣器进行振捣，大面采用φ100插入式振捣器振捣，各种预埋件、仪器周边、钢筋密集部位和模板1m范围内采用φ70插入式振捣器振捣，浇筑前模板应涂脱模剂[4]。振捣时间以混凝土不再显著下沉，不出现气泡，并开始泛浆时为准，一般为20s～30s。振捣器前后两次插入混凝土中的间距，不超过振捣器有效半径的1.5倍(一般为300mm～400mm)。振捣器垂直插入混凝土中，按顺序依次振捣，如略带倾斜，则倾斜的方向保持一致，以免漏振。混凝土卸料的接触处，加强平仓振捣，以防漏振。振捣上层混凝土时，将振捣器插入下层混凝土5cm～10cm左右，以加强上下两层混凝土的结合。振捣器距模板的垂直距离，不小于振捣器有效半径的1/2。

3.6.4 预制混凝土施工

电梯井的楼梯板及梁采用预制楼梯板及楼梯梁。预制场地选在导流洞进口上方的混凝土路面上。预制楼梯板及楼梯梁模板采用预制定型模板。预制楼梯板及楼梯梁待大坝混凝土浇筑高度约9m～12m后安装一次，如此循环直至全部安装完成，局部由于施工安排或结构变化部位，可灵活调整安装时间，但每次安装件的混凝土龄期均不得小于28d。预制楼梯板及楼梯梁混凝土施工前应确保埋件全部施工完成。

混凝土从高线拌合楼拌制后，采用9.0m3混凝土罐车运输至预制场地，搭设溜槽辅助入仓。振捣采用φ50软轴振捣器进行振捣，直至密实。预制楼梯板及楼梯梁强度达到要求后进行拆模，采用25t汽车吊吊装至15t平板车，由15t平板车运输至左岸2102m供料平台，采用缆机吊运至仓号内，仓号内采用25t汽车吊配合人工进行安装(楼梯井预制楼梯梁及楼梯板全部施工完成后，才能进行楼梯间满堂支撑架底部工字钢梁的施工)。

3.6.5 二期混凝土施工

根据电梯井楼梯间的楼梯梁施工要求，在预制楼梯梁两端施工预留槽二期混凝土，预留槽二期混凝土采用二级配C30混凝土。在预留槽二期混凝土施工前，先在预留槽底部施工M10砂浆找平层，厚2cm，并在与二期混凝土接触的预制梁接触表面涂刷一层沥青后，再依次吊装楼梯梁及楼梯板，最后开始施工预留槽二期混凝土。混凝土采用25t汽车吊吊运入仓，混凝土入仓后采用φ50软轴插入式振捣器振捣，振捣时，避免振捣器直击埋件、插筋和模板等，要求振捣密实、表面平整。

3.6.6 混凝土养护

混凝土浇筑完毕后应及时养护。一般应在混凝土浇筑完毕12h～18h后及时采取洒水或喷雾等措施进行养护，连续养护时间不得少于28d[5]。混凝土表面采用湿养护方法在养护期间连续不断地进行养护，以保持混凝土表面湿润，直至上层混凝土开始浇筑。当气温降至5℃以下时，对混凝土外露面(包括施工仓面)用保温被覆盖。

3.6.7 混凝土温控

混凝土出机口温度按不超过11℃控制，高温季节为控制拱坝混凝土最高温度，建议混凝土出机口温度按不超过9℃控制，出机口温度低于5℃的混凝土应作为废料处理。混凝土浇筑温度按照不超过15℃控制，任何部位的混凝土浇筑温度在任何时段均不能低于7℃。

4 施工要点控制

(1)电梯井结构部位预埋件、钢筋较多，空间狭小，施工顺序尤为关键，建议按照先钢筋安装，再模板安装，后埋件施工顺序。

(2)电梯井整体提升模板安装前，测量工程师用测量仪器对电梯井的四个角进行放点，并用红漆标示出来。施工人员根据测量工程师所放点进行施工。电梯井整体提升模板安装后，由测量工程师进行复测，对模板顶部的四个点进行测量，检查模板是否发生偏移。在混凝土浇筑过程中，若发现模板有变形，则立即停止浇筑，由模板工根据测量点线校正无误后，才能继续浇筑，以此保证拆模后混凝土的垂直度。

(3)电梯井整体提升模板理论上需四周对称施加荷载。实际混凝土浇筑施工中，四周混凝土错层高差不得超过30cm，以保证模板不发生位移。

(4)电梯井模板采用整体提升模板，整体提升模板应有足够的强度、刚度和稳定性，能够承受新浇混凝土的侧压力。整体提升模板与混凝土表面接缝应严密。

(5)整体提升模板吊装过程中，汽车吊起重最大仰角不超过78°，最小仰角不小于45°[6]，起重吊装吊点根据仓内情况提前选定，以减少起重臂在吊装过程中的伸缩，若因现场仓面结构限制需要在吊装过程中伸缩时，应将起吊荷载控制在其额定值的50%以内。

5 总结

电梯井结构部位施工存在预埋管线、预埋二期施工构件以及结构钢筋较多等情况，施工工艺较为复杂，为保证施工质量，并节约工期，杨房沟水电站拱坝电梯井通过采用孔口部位定型提升模板，楼梯结构预制混凝土等方式。简化了施工流程，提高了施工效率，极大地保证了施工质量，节约了施工工期，对其他工程井口、孔洞等复杂结构部位施工具有借鉴意义。